項(xiàng)目二

新能源汽車的種類學(xué)習(xí)任務(wù)一

混合動(dòng)力汽車目錄目錄混合動(dòng)力汽車的定義與類型一混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)主要部件二混合動(dòng)力電動(dòng)汽車車型舉例三復(fù)習(xí)題四學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車學(xué)習(xí)目標(biāo)：?了解混合動(dòng)力汽車的定義與類型

。?掌握混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)主要部件。?了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)。?了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的技術(shù)難點(diǎn)。?了解雪佛蘭Volt、本田思域、豐田普銳斯、本田雅閣混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成與工作原理。

素養(yǎng)目標(biāo)：?養(yǎng)成定期關(guān)注混合動(dòng)力汽車新技術(shù)的習(xí)慣。?培養(yǎng)學(xué)生分析混合動(dòng)力汽車技術(shù)參數(shù)的能力。一、混合動(dòng)力汽車的定義與類型1.混合動(dòng)力汽車的定義廣義上說，混合動(dòng)力汽車（HybridVehicle）是指車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。我們通常所說的混合動(dòng)力汽車，一般是指油電混合動(dòng)力汽車（HybridElectricVehicle，HEV），即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)或汽油機(jī)）和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，也有的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣CNG、天然氣LNG、石油氣LPG等。目前中國市場(chǎng)銷售的主要混合動(dòng)力汽車指的是插電式混合動(dòng)力汽車以及增程式電動(dòng)車為主。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-1比亞迪漢dm-i2.混合動(dòng)力系統(tǒng)的分類（1）根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式分類一般把混合動(dòng)力汽車分為三類：①串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大動(dòng)力總成用串聯(lián)方式組成了混合動(dòng)力系統(tǒng)。如：理想汽車L系列都是串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-2理想L8增程式電動(dòng)車②并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）的發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)都是動(dòng)力總成，兩大動(dòng)力總成的功率可以互相疊加輸出，也可以單獨(dú)輸出。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-3并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車③混聯(lián)混合動(dòng)力汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)而組成的電動(dòng)汽車，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)-發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力總成組成。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-3并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（2）根據(jù)混合程度分類根據(jù)在油電混合動(dòng)力系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出功率在整個(gè)系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動(dòng)力系統(tǒng)還可以分為微混合動(dòng)力系統(tǒng)、輕混合動(dòng)力系統(tǒng)、中混合動(dòng)力系統(tǒng)、完全混合動(dòng)力系統(tǒng)和插電混合動(dòng)力系統(tǒng)五種類型，它們的電力/燃油所占比例見圖2-1-5。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-5電力/燃油所占比例①微混合動(dòng)力系統(tǒng)微混合動(dòng)力系統(tǒng)在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的起動(dòng)馬達(dá)（一般為12V）上加裝了皮帶驅(qū)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)（也就是常說的Belt-alternatorStarterGenerator，

簡稱BSG系統(tǒng)）。該電機(jī)為發(fā)電啟動(dòng)（Stop-Start）一體式馬達(dá)，用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止，從而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速，降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上說，微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動(dòng)力汽車，因?yàn)樗鸟R達(dá)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里，馬達(dá)的電壓通常有兩種：12V和42V，其中42V主要用于柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)。

微混合動(dòng)力系統(tǒng)代表是PSA的e-HDi混合動(dòng)力系統(tǒng)（如圖2-1-6所示）。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-6標(biāo)致雪鐵龍e-DHi微型混合動(dòng)力系統(tǒng)②輕混合動(dòng)力系統(tǒng)輕混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了集成起動(dòng)馬達(dá)（也就是常說的IntegratedStarterGenerator，簡稱ISG系統(tǒng)）。與微混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，輕混合動(dòng)力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，還能夠?qū)崿F(xiàn)：1）在減速和制動(dòng)工況下，對(duì)部分能量進(jìn)行吸收；2）在行駛過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動(dòng)需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)

代表有鈴木SHVS混合動(dòng)力系統(tǒng)和通用BAS+（eAssist）混合動(dòng)力系統(tǒng)，如圖2-1-7所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-7輕混合動(dòng)力系統(tǒng)③中混合動(dòng)力系統(tǒng)中混合動(dòng)力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)，但與輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)不同的是高壓電機(jī)。此外，中度混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能：在車輛處于加速或者大負(fù)荷工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輪，從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足，從而提高了整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度可以達(dá)到30%左右，技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用比較廣泛。中混合動(dòng)力系統(tǒng)代表有本田第一代IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)，如圖2-1-8所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-8本田第一代IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)④重混合動(dòng)力系統(tǒng)重（強(qiáng)或全）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是以發(fā)動(dòng)機(jī)和（或）電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，且電動(dòng)機(jī)可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛的汽車。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度更高，可以達(dá)到50%以上。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為混合動(dòng)力技術(shù)的主要發(fā)展方向。完全混合動(dòng)力系統(tǒng)代表主要有豐田THS-I、THS-II、THS-C混合動(dòng)力系統(tǒng)（如圖2-1-9所示）和本田第二代SPORTHYBRID（i-DCD、i-MMD、SH-AWD）混合動(dòng)力系統(tǒng)（如圖2-1-10所示）。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-9豐田THS-II/THS-C混合動(dòng)力系統(tǒng)圖2-1-10本田第二代SPORTHYBRID（i-MMD）混合動(dòng)力系統(tǒng)⑤插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)，是一種將純電動(dòng)系統(tǒng)和現(xiàn)有混合動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于車輛帶有外接插入式充電系統(tǒng)，車輛可以純電行駛至少50公里以上，將內(nèi)燃機(jī)的工作時(shí)間進(jìn)一步縮小，提供更好的節(jié)油比例，但會(huì)消耗一定的電能。同時(shí)，又解決了目前純電動(dòng)汽車巡航里程短的問題。但隨著電池技術(shù)的發(fā)展，插電式混合動(dòng)力僅僅是一種過渡方案。比亞迪超級(jí)混動(dòng)EHS系統(tǒng)如圖2-1-11所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-11比亞迪超級(jí)混動(dòng)EHS系統(tǒng)以上五種不同的混合方式，都能在一定程度上降低油耗和排放。各大新能源汽車主機(jī)廠經(jīng)過多年研發(fā)投入，試驗(yàn)總結(jié)，商業(yè)應(yīng)用，形成了各自特色的混合動(dòng)力技術(shù)之路。典型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、PCU、車輛控制單元、電機(jī)/發(fā)電機(jī)、動(dòng)力電池、高壓電纜、冷卻系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等組成。博士公司開發(fā)的混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成如圖2-1-12所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-1比亞迪漢dm-i二、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)主要部件1.發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)是目前應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車最主要的動(dòng)力裝置。即使在新能源汽車快速發(fā)展的現(xiàn)階段，它仍是主要的汽車其中一部分動(dòng)力裝置。在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，內(nèi)燃機(jī)也將是主要?jiǎng)恿υ吹钠渲幸粋€(gè)選擇。然而，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作與傳統(tǒng)汽車有所不同，目前以比亞迪、長城汽車、吉利汽車為主的主機(jī)廠設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車專用發(fā)動(dòng)機(jī)，以熱效應(yīng)高著稱。此類插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)不需長時(shí)間內(nèi)高功率運(yùn)轉(zhuǎn)，也不需頻繁改變功率輸出，車輛大部分時(shí)間都是以純電模式進(jìn)行行駛?；旌蟿?dòng)力汽車可以廣泛地采用四沖程內(nèi)燃機(jī)（包括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、二沖程內(nèi)燃機(jī)（包括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。豐田和本田的混合動(dòng)力系統(tǒng)一般都是配備阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖2-1-13所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-13阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)2.變速器/變速驅(qū)動(dòng)橋混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋主要有兩種形式：一是在傳統(tǒng)汽車變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋的基礎(chǔ)上，即在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋之間加入的電機(jī)/發(fā)電機(jī)，如圖2-1-14所示；在傳統(tǒng)汽車變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋扭矩輸入端和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出端之間加入的電機(jī)/發(fā)電機(jī)，與傳統(tǒng)車輛上變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋的區(qū)別不大，如圖2-1-15所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-14電機(jī)在變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋扭矩輸入端和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出端之間圖2-1-15電機(jī)在變速箱/變速驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部3.功率控制單元（PCU）功率控制單元（PCU）主要集成了電壓轉(zhuǎn)換器和逆變器，內(nèi)部有冷卻液管路。它主要用于升降電壓、直流交流轉(zhuǎn)換等。圖2-1-16是豐田THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)的PCU（功率控制單元）主體，主要由集成電路控制面板、雙面散熱的功率半導(dǎo)體元件、層疊型冷卻器及電容器等構(gòu)成。PCU內(nèi)的功率半導(dǎo)體從兩面進(jìn)行冷卻，過去采用的是單面冷卻。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-16豐田THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)的PCU4.車輛控制單元執(zhí)行混合動(dòng)力系統(tǒng)綜合控制，這主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電子控制無級(jí)變速器和HV蓄電池等。這里以豐田THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)中的車輛控制單元（HVECU）為例，簡單說明其主要的功能。

豐田THS-II混合動(dòng)力系統(tǒng)中的車輛控制單元（HVECU）主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能:①接收來自各傳感器及ECU（蓄電池電壓傳感器、防滑控制ECU和動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU）的信息，并基于該信息，計(jì)算出所需扭矩及輸出功率。混合動(dòng)力車輛控制ECU將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到帶轉(zhuǎn)換器的逆變器總成和防滑控制ECU。②根據(jù)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需發(fā)動(dòng)機(jī)原動(dòng)力控制智能電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

。③監(jiān)視動(dòng)力電池的剩余荷電狀態(tài)

（SOC）。④控制動(dòng)力電池的冷卻風(fēng)扇和DC-DC轉(zhuǎn)換器的冷卻風(fēng)扇。⑤控制DC-DC轉(zhuǎn)換器。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車5.電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）在混合動(dòng)力系統(tǒng)中扮演了重要角色，如圖2-1-17所示。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車需要利用電力輔助行駛時(shí)，電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）就充當(dāng)電動(dòng)機(jī)的角色，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）驅(qū)動(dòng)作為輔助動(dòng)力，來降低燃料的消耗和實(shí)現(xiàn)“低污染”，或在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)實(shí)現(xiàn)“零污染”。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車需要再生充電或作補(bǔ)充充電時(shí)，電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）就充當(dāng)發(fā)電機(jī)的角色，將機(jī)械轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來或給其他電機(jī)補(bǔ)充供電。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-17奧迪Q7e-tron中的電機(jī)6.動(dòng)力電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有兩個(gè)蓄電池：一個(gè)是12V蓄電池，也稱之為輔助蓄電池，它主要是為車上常規(guī)的用電器提供電壓；另一個(gè)是高電壓蓄電，也稱之為動(dòng)力電池（如圖2-1-18所示），它存儲(chǔ)外部充電充進(jìn)的電能以及車輛在減速或滑行時(shí)電機(jī)所產(chǎn)生的電能，同時(shí)輸出高壓的直流電通過電機(jī)控制器逆變后向電動(dòng)機(jī)供電，同時(shí)經(jīng)過DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器降壓后輸出13.8V的電給蓄電池充電以及給車身電器等供電。高壓直流蓄電池系統(tǒng)儲(chǔ)電量和電壓隨混合動(dòng)力系統(tǒng)的要求而變化。混合動(dòng)力汽車的高壓直流蓄電池從48V到600V以上不等，混合動(dòng)力汽車的電池采用串聯(lián)而成的高壓蓄電池給驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供高壓電源。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-18通用雪弗蘭Volt車輛上的動(dòng)力電池7.高壓電纜高壓線纜主要用新能源汽車高壓電路的連接，它的橫截面積較大。高壓電纜線外部用橙色波紋管套住，如圖2-1-19所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-19高壓電纜8.冷卻系統(tǒng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般有HV冷卻系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)相互獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，起動(dòng)發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。奧迪A3e-tron混合動(dòng)力冷卻系統(tǒng)如圖2-1-20所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-20奧迪A3e-tron混合動(dòng)力冷卻系統(tǒng)這里將列舉一些典型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，簡單介紹混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成及工作模式。1.雪佛蘭Volt雪佛蘭Volt串聯(lián)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，通用汽車稱為增程式電動(dòng)車，如圖2-1-21所示。2010年年底Volt在美國批量生產(chǎn)并上市，在2011年正式進(jìn)入中國。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-212011雪佛蘭Volt串聯(lián)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車外觀三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車車型舉例（1）系統(tǒng)組成雪佛蘭Volt串聯(lián)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成如圖2-1-22所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-1比亞迪漢dm-i雪佛蘭Volt串聯(lián)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)采用超過220個(gè)鋰離子電池單元組成蓄電池，其能量為16kWh。Volt電動(dòng)系統(tǒng)可產(chǎn)生110kW功率、370Nm輸出扭矩，最高車速161km/h，0~96km/h加速時(shí)間為9秒，純電動(dòng)模式下續(xù)駛里程可達(dá)64km。當(dāng)行駛里程小于64公里時(shí)，它可完全只依靠一個(gè)車載的16千瓦時(shí)鋰離子電池所儲(chǔ)備的電力來驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電池的電力耗盡時(shí)，Volt則可以通過一個(gè)車載的發(fā)電機(jī)發(fā)電來為車輛提供動(dòng)力，繼續(xù)行駛數(shù)百公里。與傳統(tǒng)的純電電動(dòng)汽車不同的是，Volt增程型電動(dòng)車可以減少人們的里程焦慮，它可以使駕駛者完全不用擔(dān)心由于電池電量耗盡而進(jìn)退兩難的尷尬。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車①發(fā)動(dòng)機(jī)Volt采用1.4L小排量高效發(fā)動(dòng)機(jī)，可采用汽油或E85乙醇燃料，如圖2-1-23所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-23小排量發(fā)動(dòng)機(jī)②變速驅(qū)動(dòng)橋4ET50變速器由一個(gè)扭轉(zhuǎn)減振器、一個(gè)液壓泵總成、三個(gè)離合器、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為70kW，發(fā)電機(jī)功率為53kW）、一個(gè)行星齒輪排、一個(gè)傳動(dòng)小齒輪總成和一個(gè)差速器支座總成組成，如圖2-1-24所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-244ET50變速驅(qū)動(dòng)橋1）發(fā)電機(jī)A：發(fā)電機(jī)A是交流永磁同步電機(jī)，既可用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電能，在某些工作模式下，還可以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)B：驅(qū)動(dòng)電機(jī)B是交流永磁同步電機(jī)，主要用于車輛行駛，在再生制動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)B作為發(fā)電機(jī)，為車輛進(jìn)行充電。3）行星齒輪組：行星齒輪組的驅(qū)動(dòng)元件為太陽輪，太陽輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)B驅(qū)動(dòng)。行星架將動(dòng)力輸出至差速器總成，行星架總成安裝在差速器傳動(dòng)齒輪上。齒圈根據(jù)不同的工作模式，有時(shí)固定不動(dòng)，有時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車③動(dòng)力電池單元?jiǎng)恿﹄姵貑卧鳛殡姍C(jī)的驅(qū)動(dòng)電池，由許多部件組成，包括高壓接觸器、電池包、管理系統(tǒng)等，如圖2-1-25所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-25通用雪弗蘭Volt動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)④電力控制單元（PCU）動(dòng)力控制單元（PCU）控制高壓電池組與電機(jī)控制器之間的電能傳輸，將高壓直流電逆變成為三相可調(diào)電壓，可變頻率的交流電，為變速器內(nèi)的三相交流電機(jī)提供電能。在再生制動(dòng)及增程模式下，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡鐖D2-1-26所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-26動(dòng)力控制PCU（2）系統(tǒng)工作模式第一代VOLT混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本組成結(jié)合如圖2-1-36所示，4ET50有四種主工作模式和三種附加工作模式。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-27通用雪弗蘭Volt混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖四種主工作模式包括：E1（單電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式、E2（雙電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式、S（串聯(lián)運(yùn)行）混動(dòng)工作模式、LS（輸出端動(dòng)力分配模式）混動(dòng)工作模式。三種附加工作模式包括：倒擋工作模式、再生制動(dòng)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。①E1（單電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式汽車電源接通后，變速器輔助液壓泵開始工作，為變速器提供工作油液。釋放制動(dòng)踏板并踩下加速踏板后，汽車將會(huì)進(jìn)人E1工作模式，如圖2-1-28所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-28E1（單電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式在E1工作模式下，車輛運(yùn)行所需的電能來自于高壓電池組，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)B提供動(dòng)力。C1離合器接合，以保持行星齒輪組的齒圈處于靜止?fàn)顟B(tài)。來自高壓電池組的直流電逆變?yōu)槿嗫烧{(diào)電壓，可變頻率的交流電，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)B供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)B驅(qū)動(dòng)太陽輪。由于齒圈保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩則通過行M架減速輸出，輸送到差速器，并最終傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車②E2（雙電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式當(dāng)高壓電池組電量較高且條件滿足時(shí)，汽車可能會(huì)進(jìn)入E2（雙電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式，如圖2-1-29所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-29E2（雙電機(jī)運(yùn)行）純電動(dòng)工作模式1）C2離合器。在E2工作模式下，C2離合器接合后，發(fā)電機(jī)A和驅(qū)動(dòng)電機(jī)B將會(huì)提供輸出轉(zhuǎn)矩。2）直流電從髙壓電池組中流向PIM，PIM將直流電逆變成三相可調(diào)電壓，可變頻率的交流電，并根據(jù)車輛工控需求將電流輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)B/發(fā)電機(jī)A。3）發(fā)電機(jī)A。發(fā)電機(jī)A驅(qū)動(dòng)齒圈，轉(zhuǎn)矩通過行星架輸送到差速器齒輪，并通過差速器傳遞至驅(qū)動(dòng)輪。4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)B。驅(qū)動(dòng)電機(jī)B驅(qū)動(dòng)太陽輪，太陽輪驅(qū)動(dòng)行星架上的行星輪。轉(zhuǎn)矩通過行星架輸送到差速器齒輪，并通過差速器傳遞至驅(qū)動(dòng)輪。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車③S（串聯(lián)運(yùn)行）混動(dòng)工作模式當(dāng)HPCM確定條件滿足時(shí)，就會(huì)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車將進(jìn)入S工作模式，如圖2-1-30所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-30S（串聯(lián)運(yùn)行）混動(dòng)工作模式1）C1離合器。C1離合器運(yùn)行時(shí)將保持行星齒輪組的齒圈處于靜止?fàn)顟B(tài)。2）C3離合器。C3離合器將發(fā)電機(jī)A與扭轉(zhuǎn)減振器相連。3）發(fā)電機(jī)A。發(fā)電機(jī)A用于產(chǎn)生三相交流電，最終電流將輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)B和高壓電池組。4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)B。高壓電池組提供的直流電被逆變成為三相可調(diào)電壓，可變頻率的交流電并輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)B中。驅(qū)動(dòng)電機(jī)B的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)太陽輪。由于齒圈保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩則通過行星架傳輸?shù)讲钏倨鳎⑼ㄟ^差速器傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車④LS（輸出端動(dòng)力分配模式）混動(dòng)工作模式當(dāng)HPCM確定條件滿足時(shí)，就會(huì)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車將進(jìn)入S工作模式，如圖2-1-31所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-31LS（輸出端動(dòng)力分配模式）混動(dòng)工作模式1）C1離合器。C1離合器運(yùn)行時(shí)將保持行星齒輪組的齒圈處于靜止?fàn)顟B(tài)。2）C3離合器。C3離合器將發(fā)電機(jī)A與扭轉(zhuǎn)減振器相連。3）發(fā)電機(jī)A。發(fā)電機(jī)A用于產(chǎn)生三相交流電，最終電流將輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)B和高壓電池組。4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)B。高壓電池組提供的直流電被逆變成為三相可調(diào)電壓，可變頻率的交流電并輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)B中。驅(qū)動(dòng)電機(jī)B的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)太陽輪。由于齒圈保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩則通過行星架傳輸?shù)讲钏倨?，并通過差速器傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上。來自高壓電池組的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?，為?qū)動(dòng)電機(jī)B供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)B驅(qū)動(dòng)太陽輪。由于齒圈保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩則通過行M架減速輸出，輸送到差速器，并最終傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車⑤附加工作模式1）倒擋工作模式。當(dāng)變速桿切換到倒檔位R時(shí)，C1離合器接合以保持齒圈處于靜止?fàn)顟B(tài)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)B反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)倒檔，如圖2-1-32所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-32倒擋工作模式2）再生制動(dòng)模式。當(dāng)電機(jī)控制器或整車控制器接收到油門踏板的開度為0%時(shí)，再生制動(dòng)系統(tǒng)首先使汽車減速，汽車的慣性將會(huì)使驅(qū)動(dòng)電初/發(fā)電機(jī)運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)電機(jī)/發(fā)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)輪上施加反向力矩，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并將所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)通過電機(jī)控制器整流后輸送到高壓電池組中，如圖2-1-33所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-33再生制動(dòng)模式3）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式a.發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)高壓電池組的電量處于較低水平時(shí)，HPCM向變速器控制模塊發(fā)出激活扭轉(zhuǎn)減振器離合器的指令。隨后變速器控制模塊將會(huì)使壓力控制電磁閥5通電，推動(dòng)減振器旁通離合器閥來激活扭轉(zhuǎn)減振器液壓離合器。當(dāng)高壓電池組電量低于預(yù)設(shè)水平時(shí)，HPCM將會(huì)利用發(fā)電機(jī)A來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)僅在S和LS工作模式下才會(huì)運(yùn)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)后，發(fā)電機(jī)A為驅(qū)動(dòng)電機(jī)B提供運(yùn)行所需的電能，并為高壓電池組充電。C3離合器接合后，將連接扭轉(zhuǎn)減振器與發(fā)電機(jī)A的轉(zhuǎn)子。扭轉(zhuǎn)減振器內(nèi)部的液壓離合器用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，扭轉(zhuǎn)減振器內(nèi)部的液壓離合器即進(jìn)人釋放狀態(tài)。b.發(fā)動(dòng)機(jī)停止。根據(jù)高壓電池組實(shí)際的電量以及汽車的運(yùn)行工況，HPCM可能會(huì)向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出停機(jī)指令。比如在怠速以及減速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)停機(jī)以改善燃油經(jīng)濟(jì)性能。當(dāng)HPCM確定發(fā)動(dòng)機(jī)需要停機(jī)時(shí)，就會(huì)向變速器控制模塊發(fā)送起動(dòng)扭轉(zhuǎn)減振器內(nèi)部液壓離合器的指令。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車2.本田思域本田IMA（INTEGRATEDMOTORASSIST的縮寫）系統(tǒng)是典型的并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，至今已發(fā)展到第六代并應(yīng)用在本田最新的CR-Z、思域、飛度等車型上。這里，我們就以本田思域IMA系統(tǒng)為例來說明并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本構(gòu)成及其工作模式。（1）系統(tǒng)構(gòu)成IMA系統(tǒng)由4個(gè)主要部件構(gòu)成，其中包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、CVT變速箱以及IPU智能動(dòng)力電池單元等組成，如圖2-1-34所示。電動(dòng)機(jī)取代了傳統(tǒng)的飛輪用于保持曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)慣性。整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常緊湊，和傳統(tǒng)汽車相比僅是IPU模塊占用了額外的空間。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-34本田HybridIMA混合動(dòng)力系統(tǒng)①發(fā)動(dòng)機(jī)本田思域IMA系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖2-1-35所示）通過搭載本田的i-VTEC（氣門正時(shí)及生成可變技術(shù)）、i-DSI（雙火花塞順序點(diǎn)火技術(shù)）以及VCM（可變氣缸技術(shù)）來實(shí)現(xiàn)降低油耗的目的。IMA系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)車型中的發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有太大區(qū)別，只是在調(diào)校上更偏向于節(jié)省燃料。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-35本田發(fā)動(dòng)機(jī)②電機(jī)本田思域IMA系統(tǒng)的電機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，由于電機(jī)較薄且結(jié)構(gòu)緊湊，業(yè)內(nèi)人俗稱“薄片電機(jī)”，如圖2-1-36所示。IMA系統(tǒng)的電機(jī)只起到輔助的作用。而由于IMA系統(tǒng)能夠在特定情況下（如低速巡航）可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車，而被劃分到中型混合動(dòng)力汽車行列。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-36本田混合動(dòng)力電機(jī)③變速驅(qū)動(dòng)橋IMA系統(tǒng)的變速箱采用的是普通變速箱。本田思域采用變速箱是E-CVT變速箱，以獲得平順的換擋體驗(yàn)及較高的換擋效率，如圖2-1-37所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-37E-CVT變速驅(qū)動(dòng)橋④IPU智能動(dòng)力電池單元IMA系統(tǒng)的IPU智能動(dòng)力電池單元是由PCU動(dòng)力控制單元和電池組成，如圖2-1-38所示。其中PCU又包括BCM電池監(jiān)控模塊、MCM電機(jī)控制模塊以及MDM電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-38IPU智能動(dòng)力電池單元（2）系統(tǒng)工作模式這里以2006年本田思域?yàn)槔榻BIMA混合動(dòng)力系的工作模式，見圖2-1-39和表2-1-1。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-39IMA系統(tǒng)工作模式學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車表2-1-1IMA混合動(dòng)力系的工作模式①發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)IMA系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)IMA電機(jī)，正常起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并在自動(dòng)停止之后重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。IMA電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸直接相連，所以其比12V起動(dòng)機(jī)更加安靜。如果IMA系統(tǒng)發(fā)生故障，如蓄電池模塊充電狀態(tài)低（SOS）、低溫、IMA系統(tǒng)故障等。PCM接收MCM的信號(hào)并使用12V起動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖2-1-40所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-40發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)②車輛加速在加速過程中，蓄電池模塊為IMA電機(jī)供電，電機(jī)產(chǎn)生103N·m的最大扭矩以輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。PCM與MCM通訊以控制蓄電池模塊SOC在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)蓄電池模塊SOC低于規(guī)定范圍時(shí)，MCM停止輔助功能并防止放電過量或損壞蓄電池。發(fā)動(dòng)機(jī)過冷或過熱時(shí)，輔助功能失效。這樣可以允許使用較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性，加速工況，如圖2-1-41所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-41車輛加速③低速巡航狀態(tài)2006年款思域轎車上的混合動(dòng)力在低速巡航狀態(tài)時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)“滑行”，車輛僅由IMA電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，如圖2-1-51所示。車輛行駛速度必須在10~50km/h之間且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于1000~1300r/min時(shí)才能夠進(jìn)入此模式，進(jìn)入或退出此模式時(shí)，乘客將不會(huì)覺察出變化，指示燈也不點(diǎn)亮。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-42低速巡航狀態(tài)④減速狀態(tài)在減速過程中，IMA電機(jī)由車輪驅(qū)動(dòng)，并具備發(fā)電功能，如圖2-1-43所示。其通過產(chǎn)生電能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。在制動(dòng)過程中，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能并存儲(chǔ)在IMA蓄電池中。當(dāng)蓄電池模塊電量充足時(shí)再發(fā)電停止以防止蓄電池充電過量。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-43減速狀態(tài)⑤停止?fàn)顟B(tài)當(dāng)車輛停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)進(jìn)入怠速停止模式并完成關(guān)閉從而達(dá)到節(jié)油目的，如圖2-1-44所示。在怠速停止時(shí)，IMA蓄電池會(huì)繼續(xù)向空調(diào)壓縮機(jī)和車輛12V電氣系統(tǒng)提供電能。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-1比亞迪漢dm-i3.豐田普銳斯豐田的THS（ToyotaHybridSystem的縮寫）系統(tǒng)是典型的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，屬于混聯(lián)式強(qiáng)（全）混合動(dòng)力系統(tǒng)。THS混合動(dòng)力系統(tǒng)從最初的THS-I發(fā)展更新至最新的THS-III。目前在國內(nèi)國產(chǎn)的主要THS混合動(dòng)力車型有普銳斯（如圖2-1-45所示）、凱美瑞、卡羅拉雙擎和雷凌雙擎。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-45普銳斯混合動(dòng)力車型（1）混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成，如圖2-1-46所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-1比亞迪漢dm-i①阿特金發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)追求效率化，力爭(zhēng)不浪費(fèi)一滴油，因此采用了各種新技術(shù)。阿特金森循環(huán)就是為提高燃油效率而采用的一項(xiàng)技術(shù)，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)如圖2-1-47所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-47阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)②動(dòng)力電池豐田的HEV上搭載的高輸出功率鎳氫蓄電池輸出輸入功率密度（單位重量的輸出功率）高，輕量，如圖2-1-48所示。并且，無需像PHEV和EV那樣由外部電源進(jìn)行充電，也不需要定期更換。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-48鎳氫動(dòng)力電池③HEV變速驅(qū)動(dòng)橋豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)為了產(chǎn)生動(dòng)力和進(jìn)行發(fā)電，在HEV變速驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)安裝了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，如圖2-1-49所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-49混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)橋④PCU（動(dòng)力控制裝置）利用電動(dòng)機(jī)行駛的豐田HEV搭載了由逆變器、可變電壓系統(tǒng)、DC-DC轉(zhuǎn)換器組成的“動(dòng)力控制裝置”，如圖2-1-50所示。這一裝置變換直流與交流，對(duì)電源電壓進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。PCU不僅由于高輸出功率電動(dòng)機(jī)發(fā)揮了最高的性能，而且還提高了車輛整體的效率。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-50PCU（動(dòng)力控制裝置）（2）系統(tǒng)工作模式根據(jù)駕駛情況，有效地使發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)相互配合。在此，介紹一些典型行駛狀況的系統(tǒng)動(dòng)作。①停車（發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)全部停止）停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)自動(dòng)停止，不會(huì)因怠速無謂地消耗能量，如圖2-1-51所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力汽車圖2-1-51停車時(shí)的工作模式②起步/低速行駛（僅憑減速區(qū)間效率高的電動(dòng)機(jī)行駛，停止發(fā)動(dòng)機(jī)）低速區(qū)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說不是高效率的區(qū)間。而電動(dòng)機(jī)在低速區(qū)間效率高。因此，起步/低速區(qū)間的行駛利用混合動(dòng)力的電力，依靠電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力行駛，如圖2-1-52所示。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合